پیشبرد انتقال انرژی در میان بحران های جهانی | اخبار MIT

رابرت سی آرمسترانگ، مدیر ابتکار انرژی MIT (MITEI) و پروفسور شورون می‌گوید: «شش سال گذشته گرم‌ترین سال‌های روی کره زمین بوده است، و سابقه ما در کاهش تغییرات آب و هوایی به شدت کمتر از آن چیزی است که باید باشد». مهندسی شیمی، معرفی پانزدهمین کنفرانس تحقیقاتی سالانه MITEI.

در این سمپوزیوم، شرکت‌کنندگان از دانشگاه‌ها، صنعت و امور مالی عمیق‌تر دشواری‌های کربن‌زدایی جهانی را که تحت تأثیر درگیری‌های ژئوپلیتیکی تکان خورده و از اختلالات زنجیره تأمین، ناامنی انرژی، تورم و یک بیماری همه‌گیر مداوم رنج می‌برد، اذعان کردند. علیرغم این پس‌زمینه تلخ، کنفرانس شواهدی از پیشرفت چشمگیر در انتقال انرژی ارائه کرد. محققان با ارائه اجمالی از آینده کم کربن، پیشرفت هایی را در زمینه هایی مانند ذخیره انرژی طولانی مدت، جذب کربن و فناوری های تجدیدپذیر ارائه کردند.

ارنست جی. مونیز، استاد بازنشسته فیزیک و سیستم های مهندسی سیسیل و آیدا گرین، مدیر مؤسس MITEI و وزیر انرژی سابق ایالات متحده، در سخنان اصلی خود، «چهار حوزه ای را که به طور مادی در سال گذشته تغییر کرده اند» را برجسته کرد. تلاش‌ها برای مقابله با تغییرات آب و هوایی را متزلزل و احتمالاً تسریع کنند.

مونیز گفت که به نظر می رسد آب و هوای شدید افکار عمومی و سیاست گذاران هر دو طرف آمریکایی را به سمت “همگرایی … حداقل برای شناخت چالش” سوق می دهد. او اجماع فزاینده‌ای را درک می‌کند که اهداف آب‌وهوایی – به ترتیب قطعیت کاهش‌یافته – به نیروی ثابت (همیشه فعال) برای تکمیل منابع انرژی تجدیدپذیر، سوخت (مانند هیدروژن) که در کنار برق جریان دارد، و حذف دی‌اکسید کربن اتمسفر (CO) نیاز دارند.₂).

تهاجم روسیه به اوکراین، با «سلاح سازی گاز طبیعی» و تأثیرات انرژی جهانی، بر این ایده تأکید می کند که آب و هوا، امنیت انرژی و ژئوپلیتیک «اکنون کم و بیش به طور گسترده به عنوان یک گفتگو شناخته می شوند». مونیز همچنین به قوانین جدید ایالات متحده در مورد تغییرات اقلیمی و زیرساخت‌ها اشاره کرد که نقش علم و فناوری را تقویت می‌کند و “به دنبال تسلط فناوری توسط چین می‌پردازد.”

مونیز گفت که تحول سریع سیستم های انرژی به یک سیاست صنعتی جامع نیاز دارد. دولت و صنعت باید سوخت‌های کم کربن، منابع انرژی قوی (احتمالاً از جمله انرژی هسته‌ای)، CO2 را انتخاب کرده و به سرعت توسعه دهند.₂ سیستم های حذف و فن آوری های ذخیره انرژی طولانی مدت. وی در پایان گفت: «ما باید در این دهه به معنای واقعی کلمه در همه جبهه‌ها پیشرفت کنیم تا به اهداف خود برای کاهش تغییرات آب و هوایی نزدیک شویم.»

همکاری جهانی؟

در طی دو روز، شرکت کنندگان کنفرانس در مورد بسیاری از مسائلی که مونیز مطرح کرده بود، تحقیق کردند. در یکی از اولین پانل‌ها، محققان به این فکر افتادند که آیا جامعه بین‌المللی می‌تواند یک واکنش هماهنگ برای تغییرات آب و هوایی ایجاد کند. شکاف ایالات متحده با چین، به ویژه بر سر سیاست های تجارت فناوری، بزرگ به نظر می رسید.

یاشنگ هوانگ، استاد اقتصاد جهانی و مدیریت بنیاد Epoch در دانشکده مدیریت اسلون MIT، گفت: «نفرت از چین یک سرگرمی و اشتیاق دو حزبی است، اما یک رویکرد عمومی حتی به خاطر امنیت ملی درست نیست. F. Taylor Fravel، استاد علوم سیاسی آرتور و روث اسلون و مدیر برنامه مطالعات امنیتی MIT گفت: «اگرچه همکاری ایالات متحده و چین با هم تأثیرات بسیار زیادی برای هر دو کشور خواهد داشت، اما از نظر سیاسی در کوتاه مدت ناخوشایند است. . جان ای پارسونز، معاون پژوهشی مرکز تحقیقات انرژی و سیاست زیست محیطی MIT، پیشنهاد کرد که ایالات متحده باید از این لحظه استفاده کند «تا اقدامات خود را جمع آوری کند … و شروع به انجام کارهایی، مانند ساخت نیروگاه های هسته ای در یک راه مقرون به صرفه

بحث حذف کربن

چندین پانل موضوع انتشار کربن و امیدوار کننده ترین فناوری ها را برای مبارزه با آنها در نظر گرفتند. چارلز هاروی، استاد مهندسی عمران و محیط زیست MIT و هوارد هرتزوگیک مهندس تحقیقات ارشد در MITEI، مقدمات را زود آماده کرد و بحث کرد که آیا جذب کربن برای رسیدن به اهداف خالص صفر ضروری است یا خیر.

دیوید کیت، استاد فیزیک کاربردی گوردون مک کی در دانشگاه هاروارد، در میزگرد بعدی گفت: “من هیچ مشکلی برای رسیدن به صفر خالص بدون جذب و ذخیره کربن ندارم.” جذب کربن برای کیت خطرناک تر از مهندسی زمین خورشیدی به نظر می رسد، که شامل تزریق گوگرد به استراتوسفر برای جبران CO است.₂ و اثرات به دام انداختن حرارت آن

راه های جدیدی برای انتقال کربن از جایی که مشکل است به جایی که ایمن تر است وجود دارد. Kripa K. Varanasi، استاد مهندسی مکانیک MIT، فرآیندی را برای تعدیل pH آب اقیانوس ها برای حذف CO توضیح داد.₂. تیموتی کرایسیک، مدیر عامل Equinor Ventures، در مورد ساخت یک خط لوله 900 کیلومتری برای انتقال CO صحبت کرد.₂ از شمال آلمان به یک مکان ذخیره سازی در مقیاس بزرگ واقع در آب های نروژ در 3000 متر زیر بستر دریا. او گفت: «ما می‌توانیم از این دارایی‌های فراساحلی نروژ به‌عنوان مخزن کربن غول‌پیکر برای اروپا استفاده کنیم.

یک نمایشگاه استارتاپی رویکردهای دیگری را برای چالش کربن به نمایش گذاشت. Mantel که پول صندوق بذر MITEI را دریافت کرده، در حال توسعه مواد نمک مذاب برای جذب کربن برای ذخیره سازی طولانی مدت یا استفاده در تولید برق است. Verdox یک فرآیند الکتروشیمیایی برای جذب CO رقیق ارائه کرده است₂ از جو

اما در حالی که بیشتر بحث گرمایش جهانی بر CO متمرکز است₂، سایر گازهای گلخانه ای تهدید کننده هستند. پانل دیگری در مورد اندازه گیری و کاهش این آلاینده ها بحث کرد. متان 82 برابر بیشتر از دی اکسید کربن قدرت گرم کنندگی دارد₂ Desirée L. Plata، دانشیار مهندسی عمران و محیط زیست MIT گفت: از نقطه انتشار. قطع گاز متان قوی‌ترین اهرمی است که برای کند کردن تغییرات آب و هوایی در 25 سال آینده داریم – واقعاً تنها اهرم.

استیون هامبورگ، دانشمند ارشد و معاون ارشد صندوق دفاع از محیط زیست، هشدار داد که انتشار مولکول های هیدروژن در جو می تواند باعث افزایش سایر گازهای گلخانه ای مانند متان، ازن و بخار آب شود. از آنجایی که محققان و صنعت به هیدروژن به عنوان سوخت یا به عنوان ماده اولیه برای فرآیندهای تجاری روی می آورند، “ما باید نشت را به حداقل برسانیم … یا خطر افزایش گرمایش را افزایش دهیم.”

زنجیره های تامین، بازارها و سرمایه گذاری های انرژی جدید

در پانل های مربوط به ذخیره انرژی و زنجیره تامین انرژی پاک، بحث های جالبی در مورد چالش های پیش رو وجود داشت. منابع انرژی با چگالی بالا مانند لیتیوم، کبالت، نیکل، مس و وانادیوم برای ذخیره انرژی در مقیاس شبکه، وسایل نقلیه الکتریکی (EVs) و سایر فناوری‌های انرژی پاک می‌توانند مشکل باشند. السا اولیوتی، دانشیار استر و هارولد ای. ادگرتون در علم و مهندسی مواد، گفت: “اینها اغلب از مناطقی می آیند که تحت فشار آب هستند، و ما باید در مورد تنش های محیطی بسیار متفکر باشیم.” او همچنین خاطرنشان کرد که با توجه به رشد انفجاری تقاضا برای فلزاتی مانند لیتیوم، بازیافت خودروهای الکتریکی کمک چندانی نخواهد کرد. او گفت: «مقدار موادی که از باتری‌های پایان عمر بازمی‌گردند ناچیز است، تا زمانی که خودروهای برقی در چرخه پذیرش خود بسیار جلوتر باشند.

آرویند سانگر، بنیانگذار و شریک مدیریت Geosphere Capital، گفت که ایالات متحده باید در حال توسعه خاک های کمیاب و مواد معدنی خود باشد، اگرچه کسب دانش زمان می برد و غلبه بر “NIMBYism” (نه در حیاط خلوت من) است. یک چالش. سنگر تاکید کرد که ما باید به استفاده از “منابع انرژی متراکم تر” برای تسریع انتقال انرژی در دهه آینده ادامه دهیم. به طور خاص، سنگر خاطرنشان کرد که “برای هر فناوری انتقالی، فولاد مورد نیاز است” و فولاد در کوره هایی ساخته می شود که از زغال سنگ و گاز طبیعی استفاده می کنند. او گفت: «این کاملاً احمقانه است که فکر کنیم می توانیم با عجله به آینده ای با سوخت فسیلی صفر برویم.

موضوع بازارهای برق پانل دیگری را به خود اختصاص داد که بر روش هایی برای اطمینان از توزیع انرژی قابل اعتماد و مقرون به صرفه بدون کربن متمرکز بود. Anuradha Annaswamy، مدیر آزمایشگاه کنترل فعال-تطبیقی ​​MIT گفت که ادغام منابع متناوب مانند باد و خورشید در شبکه به مجموعه ای از بازارهای خرده فروشی و ابزارهای دیجیتال جدید نیاز دارد. Tim Schittekatte، فوق دکترای دانشکده مدیریت MIT Sloan، مزایده را به عنوان راهی برای بیمه کردن مصرف کنندگان در برابر دوره های هزینه های بالای بازار پیشنهاد کرد.

پانل دیگری نیازهای سرمایه گذاری بسیار متفاوت استارت آپ های انرژی های نو، مانند مراحل طولانی تر تحقیق و توسعه را تشریح کرد. Hooisweng Ow، مدیر فناوری Eni Next LLC Ventures، که در حال توسعه فناوری حفاری برای انرژی زمین گرمایی است، توسعه مشترک و مشارکت برای کاهش خطر را توصیه می کند. Michael Kearney SM ’11, PhD ’19, SM ’19 شریک The Engine است، یک شرکت مخاطره آمیز که توسط MIT با سرمایه گذاری در فناوری راهگشا برای حل سخت ترین چالش ها در آب و هوا و سایر مشکلات ساخته شده است. او گفت که کرنی معتقد است ظهور فناوری‌ها و بازارهای جدید «یک انتقال نیروی کار به اندازه‌ای که قبلاً در این کشور دیده نشده بود» را به همراه خواهد داشت. “توسعه نیروی کار یک منطقه طبیعی برای استارت آپ ها نیست… و این باید تغییر کند.”

حمایت از جنوب جهانی

فرصت ها و چالش های انتقال انرژی در کشورهای در حال توسعه کاملاً متفاوت به نظر می رسد. در گفتگو با رابرت آرمسترانگ، Luhut Binsar Pandjaitan، وزیر هماهنگ کننده امور دریایی و سرمایه گذاری جمهوری اندونزی، گزارش داد که “ملت وی غنی از مواد معدنی انرژی خورشیدی، بادی و انرژی مانند نیکل و مس است”، اما نمی تواند روی آن کار کند. مقابله با توسعه انرژی های تجدیدپذیر یا کاهش انتشار کربن و بهبود زیرساخت های شبکه. او گفت: “آموزش اولویت اصلی است و ما در زمینه فناوری های پیشرفته بسیار عقب هستیم.” او گفت: “ما برای دستیابی به هدف خود به کمک و حمایت MIT نیاز داریم.”

فن‌آوری‌هایی که می‌توانند اندونزی و دیگر کشورهای جنوب جهانی را به سمت اهداف آب و هوایی خود حرکت دهند، در پروژه‌های تحت حمایت MITEI و در شرکت‌های جوانی که MITEI به آنها کمک کرد، ظهور می‌کنند. از جمله نوآوری‌های امیدوارکننده‌ای که در این کنفرانس رونمایی شد، مواد و طرح‌های جدید برای خنک‌کردن ساختمان‌ها در آب‌وهوای گرم و کاهش هزینه‌های زیست‌محیطی ساخت‌وساز و ماده اسفنج‌مانندی است که به‌طور غیرفعال رطوبت را از هوا می‌مکد تا انرژی مورد نیاز برای راه‌اندازی کولر گازی را کاهش دهد. در آب و هوای مرطوب

ایده‌های دیگر در حرکت از آزمایشگاه به بازار پتانسیل زیادی برای کشورهای صنعتی نیز دارد، مانند چارچوب محاسباتی برای به حداکثر رساندن بازده انرژی مزارع بادی مبتنی بر اقیانوس. فرآیندی برای استفاده از آمونیاک به عنوان سوخت تجدیدپذیر بدون CO₂ انتشارات؛ ذخیره انرژی طولانی مدت ناشی از اکسیداسیون آهن؛ و یک روش مبتنی بر لیزر برای باز کردن قفل بخار زمین گرمایی برای هدایت نیروگاه‌ها.